CN1886925B - 在无线通信系统中具有多个天线的分层编码 - Google Patents

Abstract

提供了用于在多天线通信系统(例如：SIMO、MISO或MIMO系统)中进行分层编码的技术。在发射机处，分别对基本流和增强流单独进行编码和调制，以获得第一和第二数据符号流。依照第一空间处理方案(例如：发送分集或空间复用方案)对第一数据符号流进行处理，以获得第一组符号子流。依照第二空间复用方案(例如：发送分集或空间复用)对第二数据符号流进行处理，以获得第二组符号子流。将第一组符号子流与第二组符号子流进行合并(例如：使用时分复用或叠加)，以获得用于从多个发射天线进行发送的多个发送符号流。接收机进行互补的处理，以恢复基本流和增强流。

Description

在无线通信系统中具有多个天线的分层编码

相关申请的交叉引用

本申请要求2003年9月25日提交的U.S.临时专利申请No.60/506,466的优先权，并且完全将该临时申请合并于此作为参考。

技术领域

本发明一般涉及通信，更具体地，涉及用于在无线通信系统中进行分层编码的技术。

技术背景

广泛采用无线通信系统来提供诸如语音、分组数据、广播等的各种通信服务。通过共享可用系统资源，这些系统可以为多个用户同时提供通信。这种系统的一些例子包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统和频分多址(FDMA)系统。

无线通信系统可以提供广播服务，典型地，该无线通信系统将广播数据的传输限定在指定广播区域内的用户，而不是特定的用户。由于想要由该广播区域内的多个用户接收广播传输，所以广播数据速率通常由具有最差信道条件的用户来确定。典型地，最差情况用户位于远离发射基站处并且具有低信噪比(SNR)。

典型地，在广播区域内的用户会遇到不同的信道状况、获得不同的SNR、并且能够以不同的数据速率接收数据。那么，就可以使用分层传输来改进广播服务。以分层传输的方式，将广播数据分割成“基本流”和“增强流”。以使得广播区域内的所有用户可以恢复该基本流的方式对基本流进行发送。以使得遇到更好信道状况的用户可以恢复该增强流的方式对增强流进行发送。分层传输也被称为分层编码，其中在该上下文中的术语“编码”是指信道编码而不是在发射机处的数据编码。

实现分层编码的一种常规方法是通过使用非均匀调制。在该方法中，以第一调制方案对基本流的数据进行调制，并且以叠加在第一调制方案上的第二调制方案对增强流的数据进行调制。典型地，第一调制方案是诸如QPSK的低阶调制方案，并且第二调制方案也可以是QPSK。在该情况下，两个流的作为结果的调制后的数据可以类似于16-QAM调制后的数据。在广播区域中的所有用户能够使用QPSK解调来恢复基本流。具有更好信道状况的用户还能够通过去除由基本流引起的调制来恢复增强流。通过一些诸如数字视频广播标准T(DVB-T)系统的常规系统来实现使用非均匀调制的分层编码。

按照惯例，分层编码用于单输入单输出(SISO)系统。SISO系统在发射机处采用单个天线并且在接收机处采用单个天线。对于SISO系统，例如可以使用如上文所述的非均匀调制来实现分层编码。

无线通信系统可以在发射机或接收机处采用多个天线，或者在发射机和接收机处都采用多个天线。可以使用多个天线来提供抗衡有害路径作用的分集，和/或可以使用多个天线来改进传输容量，这都是期望的。在本领域中，需要在无线通信系统中利用多个天线进行分层编码的技术。

发明内容

这里提供了用于在多天线通信系统中进行分层编码的技术。该系统可以是在发射机处具有多个天线的多输入单输出(MISO)系统，可以是在接收机处具有多个天线的单输入多输出(SIMO)系统，或者可以是在发射机和接收机处都具有多个天线的多输入多输出(MIMO)系统。可以使用这些技术将多个数据流(例如：基本流和增强流)发送到能够获得不同SNR的不同接收实体。

在MISO或MIMO系统中的发射机处，分别对基本流和增强流进行单独编码和调制，以获得第一和第二数据符号流。依照第一空间处理方案(例如：发送分集方案或空间复用方案)对第一数据符号流进行处理，以获得第一组符号子流。依照第二空间处理方案(例如：发送分集方案或空间复用方案)对第二数据符号流进行处理，以获得第二组符号子流。下文对各种发送分集和空间复用方案进行描述。将第一组符号子流与第二组符号子流进行合并，以获得用于从多个发射天线进行发送的多个发送符号流。该合并可以通过将第一组符号子流与第二组符号子流进行时分复用(TDM)以获得多个发送符号流来实现。或者，该合并可以通过以下步骤以叠加来实现：(1)以第一缩放因子对第一组符号子流进行缩放，(2)以第二缩放因子对第二组符号子流进行缩放，并且(3)将第一组缩放后的符号子流与第二组缩放后的符号子流进行求和，以获得多个发送符号流。第一和第二缩放因子分别确定用于基本流和增强流的发送功率量。

可以使用不同的接收机结构对基本流和增强流进行恢复，使用何种接收机结构取决于究竟是使用TDM还是使用叠加对这些流进行发送。如果使用TDM，那么SIMO或MIMO系统中的接收机首先对经由多个接收天线获得的多个接收到的符号流进行时分多路分解，以提供基本流的第一组接收到的符号子流以及增强流的第二组接收到的符号子流。依照第一空间处理方案对第一组接收到的符号子流进行处理，以获得第一恢复数据符号流，对该第一恢复数据符号流进一步解调和解码，以获得解码后的基本流。依照第二空间处理方案对第二组接收到的符号子流进行处理，以获得第二恢复数据符号流，对该第二恢复数据符号流进一步解调和解码，以获得解码后的增强流。

如果使用叠加，那么SIMO或MIMO系统中的接收机首先依照第一空间处理方案对多个接收到的符号流进行处理，以获得第一恢复数据符号流，对该第一恢复数据符号流进行解调和解码，以获得解码后的基本流。对由解码后的基本流引起的干扰进行估计并且将其从接收到的符号流中消除，以获得修正后的符号流。随后，依照第二空间处理方案对修正后的符号流进行处理，以获得第二恢复数据符号流，对该第二恢复数据符号流进行解调和解码，以获得解码后的增强流。也可以在多级中对增强流进行恢复，其中每级恢复一个关于发射天线之一的解码后的增强子流。

下文对本发明的各个方面和实施例进行了更详细的描述。

附图说明

从以下结合附图的详细描述中，本发明的特征、特性和优点将变得更加显而易见，在所有附图中，相似的参考符号相应地一致，并且在附图中：

图1示出了SISO系统；

图2A至2C分别示出了SIMO系统、MISO系统和MIMO系统；

图3示出了MIMO系统中的发射机和接收机；

图4A示出了发射机内的发送(TX)数据处理器和TX空间处理器；

图4B示出了并联卷积编码器的方框图；

图5A和5B示出了TX空间处理器的发送分集处理器和空间复用处理器；

图6A说明了TX空间处理器的方框图，其中，在时间上复用基本流和增强流，并且使用发送分集来发送基本流和增强流；

图6B说明了TX空间处理器的方框图，其中，在时间上复用基本和增强流，使用发送分集发送基本流并且使用空间复用发送增强流；

图6C说明了TX空间处理器的方框图，其中，对基本流和增强流进行合并，并且使用发送分集发送合并后的流；

图6D说明了TX空间处理器的方框图，其中，对基本流和增强流进行合并，并且使用发送分集发送基本流，并且使用空间复用发送增强流；

图6E说明了TX空间处理器的方框图，其中，对基本流和增强流进行合并，并且使用空间复用发送合并后的流；

图6F说明了TX空间处理器的方框图，其中，在不采用TDM或不对基本流和增强流进行合并的情况下，使用发送分集发送基本流和增强流；

图6G说明了TX空间处理器的方框图，其中，从一个发射天线发送基本流，并且从第二个发射天线发送增强流；

图7A和7B分别示出了TDM和叠加方案的时序图；

图8A和8B示出了TDM方案的两个接收机设计；

图8C示出了Turbo解码器的方框图；

图9A和9B示出了叠加方案的两个接收机设计；

图10示出了由发射机执行的分层编码的过程；

图11A和11B示出了由接收机执行的分别以TDM和叠加方案进行分层编码的过程；

图12示出了SISO系统中分层编码的速率区域的曲线图；以及

图13示出了SIMO和MIMO系统中分层编码的速率区域的曲线图。

具体实施方式

词语“示例性”在这里指“用作例子、实例、或示例”。这里描述为“示例性”的实施例或设计不一定理解为比其它实施例或设计优选或有利。

这里所描述的用于进行分层编码的技术可以用于包括单载波和多载波通信系统在内的各种类型的无线通信系统。多载波系统的例子包括正交频分多址(OFDMA)通信系统、正交频分复用(OFDM)系统等。为清楚起见，下文针对单载波系统具体描述这些技术。

1、SISO系统中的分层编码

图1示出了具有发射机110以及用于两个用户A和B的两个接收机120a和120b的SISO系统100。通常，SISO系统可以包括任意数目的发射机和用于任意数目用户的任意数目的接收机。为简便起见，图1中仅示出了一个发射机和用于两个用户的两个接收机，并且下文也仅考虑这种情况。对于SISO系统100，发射机110装配了单个天线，并且每个接收机120a和120b也装配了单个天线。发射机110和接收机120a之间的通信信道具有复信道增益h_a和噪声方差σ_a。发射机110和接收机120b之间的通信信道具有复信道增益h_b和噪声方差σ_b，其中σ_b＞σ_a。因此，用户A就获得了比用户B更高的SNR。

可以实现双重广播服务，其中将广播数据分割成基本流和增强流。以用户A和B都可以接收的速率发送基本流。以具有更好SNR的用户A可以接收的速率发送增强流。用户A和B代表了能够获得两种不同范围SNR的两组不同的用户。可以使用时分复用(TDM)方案或叠加方案对两个流进行发送。

对于时分复用方案，在一部分时间内发送基本流并且在剩余时间内发送增强流。对于SISO系统100中的TDM方案，用于用户A和B的信号模型可以表示为：

y_a＝s+n_a和y_b＝s+n_b    式(1)

其中，s是由发射机发送的数据符号，该数据符号可以对应基本流或增强流；

y_a和y_b是分别由用户A和B接收的符号；以及

n_a和n_b是分别关于由用户A和B所观测到的噪声的分别具有方差σ_a ²和σ_b ²的独立高斯随机变量。

等式组(1)假定用于每个用户A和B的是加性高斯白噪声(AWGN)信道。AWGN信道的主要特征是它具有恒定的信道增益，在等式组(1)中将该信道增益假定为等于1(即：h_a＝h_b＝1)。

对于用户A和B，最大速率可以表示为：

$C_a=\log (1+\frac{P}{{\mathrm{\σ}}_a^2})$ 和 $C_b=\log (1+\frac{P}{{\mathrm{\σ}}_b^2})$ 式(2)

其中，P是用于数据符号的发送功率；以及

C_a和C_b分别是用户A和B的最大速率。

等式组(2)基于香农容量函数，香农容量函数给出了可以在通信信道上以给定的信道响应和给定的噪声方差进行可靠传输的理论最大数据速率。香农容量假定AWGN信道模型和不受约束的符号表，其中数据符号不受限于信号星座图上的特定点。香农容量也被称为不受约束的容量。容量也被称为频谱效率，并且二者都以比特每秒每赫兹(bps/Hz)的单位给出。

从等式组(2)中，通信信道可以支持用户B的速率C_b，该速率也可以被用户A接收。通信信道也可以支持用户A的速率C_a，由于σ_b＞σ_a，所以用户A的速率C_a大于用户B的速率C_b。典型地，速率以比特每秒(bps)的单位给出。为简便起见，在下文的描述中，速率以标准化单位bps/Hz给出。

对于TDM方案，在一部分时间上发送基本流，并且需要由两个用户A和B接收基本流，其中由于σ_b＞σ_a，所以用户B具有更差的SNR。在剩余时间上发送增强流，并且仅需要由用户A接收增强流，即不考虑用户B。对于TDM方案，用户A和B可以获得的总速率可以表示为：

R_b＝α·C_b和R_a＝α·C_b+(1-α)·C_a＝R_b+R_e    式(3)

其中，α是发送基本流的时间分数，1≥α≥0；

(1-α)是发送增强流的时间分数；

R_b和R_e分别是基本流和增强流的速率；以及

R_a和R_b分别是用户A和B的总速率。

等式组(3)说明了用户B的速率R_b等于基本流的速率。用户A的速率R_a等于基本流的速率R_b加上增强流的速率R_e。

对于叠加方案，将基本流和增强流进行合并并且同时进行发送。在两个流之间对发送功率P进行分割。对于SISO系统100中的叠加方案，用户A和B的信号模型可以表示为：

$y_a=\sqrt{\mathrm{\α}\·P}\·s_b+\sqrt{(1-\mathrm{\α})\·P}\·s_e+n_a$ 和 $y_b=\sqrt{\mathrm{\α}\·P}\·s_b+\sqrt{(1-\mathrm{\α})\·P}\·s_e+n_b$ 式(4)

其中，s_b和s_e分别是基本流和增强流的数据符号；

α是基本流的发送功率分数；以及

(1-α)是增强流的发送功率分数。

在接收机处，首先通过将增强流看作加性噪声从接收到的信号中恢复基本流。一旦已经恢复了基本流，就可以对由基本流引起的干扰进行估计，并且将该干扰从接收到的信号中移除。随后，从已经移除基本流的流中恢复增强流。对于叠加方案，用户A和B可以获得的总速率可以表示为：

$R_b={\log }_2(1+\frac{\mathrm{\α}\·P}{(1-\mathrm{\α})\·P+{\mathrm{\σ}}_b^2})$ 式(5a)

$R_a=R_b+{\log }_2(1+\frac{(1-\mathrm{\α})\·P}{{\mathrm{\σ}}_a^2})=R_b+R_e$ 式(5b)

等式组(5)也基于香农容量函数并且假定AWGN信道模型和不受约束的符号表。

在等式(5a)中，基于基本流的发送功率α·P和总噪声(1-α)·P+σ_b ²来确定基本流的速率R_b，其中(1-α)·P项是由增强流引起的干扰。在等式(5b)中，基于增强流的发送功率(1-α)·P和总噪声σ_a ²来确定增强流的速率R_e，其中假定由基本流引起的干扰被完全消除。用户B的速率R_b等于基本流的速率，并且用户A的速率R_a等于基本流的速率R_b加上增强流的速率R_e。

图12示出了对于具有AWGN信道的SISO系统，TDM方案和叠加方案的速率区域曲线图。垂直轴代表用户B的速率R_b，R_b是基本流的速率。水平轴代表用户A的速率R_a，R_a是基本流和增强流的合并速率。在图12中，速率R_a和R_b都以bps/Hz的单位给出。图12中给出的性能是对于瑞利衰落信道的。虽然这里所描述的分层编码技术可以用于不同的信道类型，但是性能可能取决于信道类型的统计。

曲线1210示出了对于TDM方案使用不同α值可获得的速率R_a和R_b。使用等式组(2)和(3)以 $P/{\mathrm{\σ}}_a^2=20\mathrm{dB}$ 和 $P/{\mathrm{\σ}}_b^2=5\mathrm{dB}$ 来计算这些速率。对于α＝1，仅发送基本流，并且R_a＝R_b＝2.06bps/Hz且R_e＝0。对于α＝0，仅发送增强流，并且R_a＝R_e＝6.66bps/Hz且R_b＝0。由曲线1210给出对于TDM方案使用其它α值的速率R_a和R_b。

曲线1220示出了对于叠加方案使用不同α值可获得的速率R_a和R_b。使用等式组(5)以 $P/{\mathrm{\σ}}_a^2=20\mathrm{dB}$ 和 $P/{\mathrm{\σ}}_b^2=5\mathrm{dB}$ 来计算这些速率。

TDM方案的速率区域是在曲线1210之下的区域。叠加方案的速率区域是在曲线1220之下的区域。更加期望更大的速率区域。图12示出了叠加方案比TDM方案具有更大的速率区域，并因此具有更好的性能。

上文对于TDM方案和叠加方案的描述假定AWGN信道。对于平坦衰落信道，如图1所示，从发射机到每个用户的复信道增益可以由信道变量h表示。假定该信道变量是均值为0、方差为1、并且对于两个用户相同分布的复高斯随机变量。

对于SISO系统100中的叠加方案，具有平坦衰落信道的用户A和B可以获得的总速率可以表示为：

$R_b=E\left\{{\log }_2\right\{1+\frac{\mathrm{\α}\·P\·{\left|h\right|}^2}{(1-\mathrm{\α})\·P\·{\left|h\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_b^2}\left\}\right\}$ 和

$R_a=R_b+E\left\{{\log }_2\right\{1+\frac{(1-\mathrm{\α})\·P\·{\left|h\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}_a^2}\left\}\right\}=R_b+R_e$ 式(6)

其中，E{v}表示v的期望值。等式组(6)基于各态历经容量函数，该各态历经容量函数给出了给定信道变量h时的最大期望数据速率。对于TDM方案，具有平坦衰落信道的用户A和B可以获得的速率也可以以类似的方式获得。

2、SIMO系统中的分层编码

图2A示出了具有发射机210a以及用于两个用户A和B的两个接收机220a和220b的SIMO系统。对于(1，N_R)SIMO系统，发射机装配了单个天线并且接收机装配了N_R个天线，其中N_R＞1。为简便起见，图2A示出了每个接收机220a和220b装配了2个天线的(1，2)SIMO系统。发射机210a和接收机220a之间的通信信道具有信道响应向量h _a和噪声方差σ_a。发射机210a和接收机220b之间的通信信道具有信道响应向量h _b和噪声方差σ_b，其中σ_b＞σ_a。用于每个用户的信道响应向量h包括N_R个元素，该N_R个元素代表所述单个发射天线和该用户的N_R个接收天线中的每个之间的复信道增益，即 $\underset{\‾}{h}={[h_1{h}_2...h_{N_R}]}^T,$ 其中“T”表示转置。

对于SIMO系统，可以使用接收机处的多个天线以获得更大的分集。SIMO系统200a中用户A和B的信号模型可以表示为：

y _a＝h _as+n _a和y _b＝h _bs+n _b    式(7)

其中，h _a和h _b分别是用户A和B的信道响应向量；

n _a和n _b分别是用户A和B的噪声向量；以及

y _a和y _b分别是用户A和B的具有与N_R个接收天线对应的N_R个接收符号的向量。

用户i的接收机可以恢复所发送的数据符号s，如下：

$\hat{s}=G_{\mathrm{simo}}^{-1}{\underset{\‾}{h}}_i^H{\underset{\‾}{y}}_i=G_{\mathrm{simo}}^{-1}{\underset{\‾}{h}}_i^H({\underset{\‾}{h}}_{i}s+{\underset{\‾}{n}}_i)=s+{\widetilde{\underset{\‾}{n}}}_i$ 式(8)

其中，G_simo是用户i的总信道增益；

是对由发射机发送的数据符号s的估计；以及

是用户i的处理后噪声。

N_R个接收天线的总信道增益是 $G_{\mathrm{simo}}={\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2+...+{\left|h_{N_R}\right|}^2\·$ 对于N_R＝2的(1，2)SIMO系统，G_simo是具有二自由度的卡方变量，该系统假定瑞利衰落信道并且获得了二阶分集。这里描述的分层编码技术不取决于信道的任何特定统计模型，并且这些分层编码技术可以应用于其它信道类型。式(8)示出了M-ary相移键控(M-PSK)信号星座图的接收机处理。对于M-ary正交调幅(M-QAM)信号星座图，可以进行类似的接收机处理。下文将对在发射机和接收机处用于基本流和增强流的处理进行更详细的描述。

具有平坦衰落信道的SIMO系统中，用户A和B使用TDM方案可以获得的速率可以表示为：

$R_b=E\{\mathrm{\α}\·{\log }_2(1+\frac{P\·G_{\mathrm{simo}}}{{\mathrm{\σ}}_b^2})\}$ 和

$R_a=R_b+E\left\{{(1-\mathrm{\α})\·\log }_2(1+\frac{P\·G_{\mathrm{simo}}}{{\mathrm{\σ}}_a^2})\right\}=R_b+R_e$ 式(9)

具有平坦衰落信道的SIMO系统中，用户A和B使用叠加方案可以获得的速率可以表示为：

$R_b=E\left\{{\log }_2\left(1+\frac{\mathrm{\α}\·P\·G_{\mathrm{simo}}}{(1-\mathrm{\α})\·P\·G_{\mathrm{simo}}+{\mathrm{\σ}}_b^2}\right)\right\}$ 和

$R_a=R_b+E\left\{{\log }_2(1+\frac{(1-\mathrm{\α})\·P\·G_{\mathrm{simo}}}{{\mathrm{\σ}}_a^2})\right\}=R_b+R_e$ 式(10)

3、MISO系统中的分层编码

图2B示出了具有发射机210b以及用于两个用户A和B的两个接收机220c和220d的MISO系统200b。对于(N_T，1)MISO系统，发射机装配了N_T个天线并且接收机装配了单个天线，其中N_T＞1。为简便起见，图2B示出了发射机210b装配了2个天线并且每个接收机220c和220d装配了单个天线的(2，1)MISO系统。发射机210b和接收机220c之间的通信信道具有信道响应向量h _a ^T和噪声方差σ_a。发射机210b和接收机220d之间的通信信道具有信道响应向量h _b ^T和噪声方差σ_b，其中σ_b＞σ_a。

对于MISO系统，可以使用发射机处的多个天线以获得更大的分集。具体地，如下所述，可以使用发送分集方案在多个发射天线上对基本流和增强流进行发送。MISO系统200b中用户A和B的信号模型可以表示为：

$y_a={\underset{\‾}{h}}_a^T\underset{\‾}{x}+n_a$ 和 $y_b={\underset{\‾}{h}}_b^T\underset{\‾}{x}+n_b$ 式(11)

其中，x是从发射机处的N_T个天线发送的N_T个发送符号的向量；

h _a ^T和h _b ^T分别是用户A和B的信道响应向量；

n_a和n_b分别是由用户A和B观测到的噪声；以及

y_a和y_b分别是用户A和B的接收到的符号。

通过在这些数据符号上进行空间处理来获得发送符号的向量x。下文对用于MISO系统的在发射机和接收机处的空间处理进行了更详细的描述。

4、MIMO系统中的分层编码

图2C示出了具有发射机210c以及用于两个用户A和B的两个接收机220e和220f的MIMO系统200c。对于(N_T，N_R)MIMO系统，发射机装配了N_T个天线并且接收机装配了N_R个天线，其中N_T＞1且N_R＞1。为简便起见，图2C示出了发射机210c装配了2个天线并且每个接收机220e和220f也装配了2个天线的(2，2)MIMO系统。

图3示出了发射机210x和接收机220x的方框图。发射机210x是图2B中的发射机210b和图2C中的发射机210c的实施例。接收机220x是图2A中的接收机220a和220b以及图2C中的接收机220e和220f的实施例。

在发射机210x处，TX数据处理器310对基本流的数据{d_b}进行接收、编码、交织和调制，并且提供调制符号流{s_b}。TX数据处理器310还对增强流的数据{d_e}进行接收、编码、交织和调制，并且提供调制符号流{s_e}。在这里调制符号也被称为数据符号。TX空间处理器320在两个数据符号流{s_b}和{s_e}上进行空间处理，复用入导频符号，并且提供两个发送符号流{x₁}和{x₂}。发射机单元(TMTR)322a和322b分别接收和处理两个发送符号流{x₁}和{x₂}，以获得两个调制后的信号，随后将这两个调制后的信号从天线324a和324b发送出去。

在接收机220x处，通过天线352a和352b接收由发射机210x发送的两个调制后的信号。接收机单元(RCVR)354a和354b分别对从天线352a和352b接收到的信号进行调节、数字化和处理，并且提供了两个接收到的符号流{y₁}和{y₂}。随后，RX空间处理器360对两个接收到的符号流{y₁}和{y₂}进行处理，以获得两个恢复的数据符号流{

_b}和{

_e}，{ _b}和{

_e}是对由发射机210x发送的两个数据符号流{s_b}和{s_e}的估计。RX数据处理器370对恢复的数据符号流{

_b}进行解调、解交织和解码，以获得解码后的基本流

RX数据处理器370还对恢复的数据符号流{

_e}进行解调、解交织和解码，以获得解码后的增强流

下文对发射机210x和接收机220x处的处理单元进行了更详细的描述。

控制器330和380分别控制发射机210x和接收机220x处的操作。存储器332和382分别为控制器330和380所使用的程序代码和数据提供存储。

图4A示出了发射机210x内的TX数据处理器310和TX空间处理器320的实施例的方框图。在TX数据处理器310中，编码器412a依照所选择的编码方案对基本流数据{d_b}进行接收和编码以提供码比特。下文对编码器412a的示例性设计进行了描述。编码增加了数据传输的可靠性。所选择的编码方案可以包括卷积码、Turbo码、CRC码、块码或其组合。信道交织器414a基于特定的交织方案对来自编码器412a的码比特进行交织(即：重新排序)。交织为码比特提供了时间、频率和/或空间分集。随后，调制器416a依照一种或多种调制方案对来自交织器414a的交织后的数据进行调制(即：符号映射)以提供调制符号。可以通过下述步骤实现调制：(1)把交织后的比特按照每B个一组进行分组，以构成B比特二进制值，其中B≥1，并且(2)将每个B比特二进制值映射成复值，该复值对应于所选择的调制方案的信号星座图中的点。调制器416a提供了调制符号(即：数据符号)流，其中每个数据符号是复值。可以在基本流的每个数据分组上进行编码、信道交织和调制。

通过编码器412b对增强流数据{d_e}进行编码，通过信道交织器414b对增强流数据{d_e}进行交织，并且通过调制器416b将增强流数据{d_e}映射成调制符号。用于增强流的编码、交织和调制方案可以与那些用于基本流的方案相同或者不同。为了方便下文描述的某些传输方案，可以将增强流多路分解成用于两个发射天线的两个数据子流。可以分别对每个数据子流进行编码、交织和调制，使得可以由接收机对这两个数据子流各自进行恢复。为简便起见，这在图4A中未示出。

图4B示出了并联卷积编码器412x的方框图，该并联卷积编码器可以用于图4A中的每个编码器412a和412b。编码器412x包括两个组成卷积编码器452a和452b、码交织器454和多路复用器(MUX)456。码交织器454依据特定的码交织方案对基本流或增强流的数据比特{d}进行交织。

组成编码器452a对具有第一组成码的数据比特{d}进行接收和编码，并且提供第一奇偶校验位{c_p1}。类似地，组成编码器452b对来自码交织器454的具有第二组成码的交织后的数据比特进行接收和编码，并且提供第二校验位{c_p2}。组成编码器452a和452b分别可以实现具有码速率R₁和R₂的两个递归系统组成码，其中R₁可以等于R₂也可以不等于R₂。多路复用器456对也表示为{c_data}的数据比特{d}、来自编码器452a的第一校验位{c_p1}和来自编码器452b的第二校验位{c_p2}进行接收和复用，并且提供用于基本流或增强流的码比特{c}。典型地，在某一时刻对一个数据分组进行编码。

图4B示出了编码器的示例性设计。也可以使用其它类型的编码器并且这在本发明的范围内。此外，可以为基本流和增强流使用相同或者不同类型的编码器。

在2002年10月25日提交的题为“MIMO WLAN System(多输入多输出无线局域网系统)”的共同转让临时U.S.专利申请No.60/421,309中，对编码器412、信道交织器414和调制器416的其它示例性设计进行了描述。

在TX空间处理器320中，TX发送分集/空间复用(Div/SM)处理器420a在基本流的数据符号{s_b}上进行空间处理，并且为两个发射天线提供两个符号子流。TX Div/SM处理器420b在增强流的数据符号{s_e}上进行空间处理，并且为两个发射天线提供了两个符号子流。对于MISO系统，如下所述，TX Div/SM处理器420a和420b为发送分集方案进行空间处理。对于MIMO系统，TX Div/SM处理器420a和420b可以为发送分集方案、空间复用方案或其它传输方案进行空间处理。下文详细描述了通过TX Div/SM处理器420a和420b进行的空间处理。合并器440对基本流的两个符号子流和增强流的两个符号子流进行接收和合并，以获得两个发送符号流{x₁}和{x₂}。合并器440可以实现TDM方案、叠加方案或者其它方案，并且下文也对该合并器进行了详细的描述。将发送符号流{x₁}和{x₂}分别提供给发射机单元322a和322b。

再参考图2C，MIMO系统200c中用户A和B的信号模型可以表示为：   

y _a＝H _a x+n _a和y _b＝H _b x+n _b    式(12)

其中，H _a和H _b分别是用户A和B的N_R×N_T信道响应矩阵，并且已经在上文对定义了其它各项。

每个用户的信道响应矩阵H包括N_R×N_T个元素，该N_R×N_T个元素代表N_T个发射天线中的每个和用户的N_R个接收天线中的每个之间的复信道增益。下文的描述假定：(1)接收机处已知信道响应矩阵，并且(2)归一化信道增益，使得每个接收天线的N_T个信道增益的方差总和等于1。

对于MIMO系统，由发射机的N_T个发射天线和用户的N_R个接收天线为每个用户构成MIMO信道。MIMO信道由N_S个空间信道组成，其中N_S≤min{N_T，N_R}。如果采用N_S个空间信道，MIMO系统就可以提供改进的性能(例如：增加的传输容量和/或更高的可靠性)。

在MIMO系统中，可以使用多个发射天线和多个接收天线，以支持包括发送分集方案、空间复用方案、循环传输方案和每天线(per-antenna)传输方案在内的各种空间处理方案。下文对这些空间处理方案进行了描述。

A.发送分集

对于发送分集方案，从多个发射天线对每个数据符号进行冗余发送，以获得更高的可靠性。通常，发送分集方案在误差概率方面比其它空间处理方案具有更强的鲁棒性。

图5A示出了发送分集处理器510的方框图，该发送分集处理器采用了空时发送分集(STTD)方案。发送分集处理器510可以用于图4A中的TX Div/SM处理器420a和/或TX Div/SM处理器420b。发送分集处理器510也可以用于MISO和MIMO系统。

在发送分集处理器510中，多路分解器(Demux)512对可以用于基本流或增强流的数据符号流{s}进行接收，并且将该数据符号流{s}多路分解成两个数据符号子流{s₁}和{s₂}。随后，空时编码器520对这两个子流{s₁}和{s₂}进行STTD编码，并且提供了两个STTD编码后的符号子流{s′₁}和{s′₂}。以符号速率提供数据符号流{s}，以半符号速率提供两个数据符号子流{s₁}和{s₂}，并且以符号速率提供STTD编码后的符号子流{s′₁}和{s′₂}。

可以以几种方式实现STTD编码。对于图5A中所示的实施例，将数据符号子流{s₁}和{s₂}分别提供给多路复用器(Mux)528a和528b的“0”输入。又通过延时单元522b将子流{s₁}延时一个符号周期，通过单元526对该子流{s₁}进行反转和共轭，并且将该子流{s₁}提供给多路复用器528b的“1”输入。又通过延时单元522a将子流{s₂}延时一个符号周期，通过单元524对该子流{s₂}进行共轭，并且将该子流{s₂}提供给多路复用器528a的“1”输入。每个多路复用器528a和528b以符号速率在“0”和“1”输入之间进行转换，并且提供了各自的STTD编码后的符号子流。

对于图5A中所示的实施例，对于在两个数据符号子流{s₁}和{s₂}上接收到的每对数据符号(s₁，s₂)，空时编码器520提供了符号对(s₁，s₂)，继(s₁，s₂)之后是符号对(s₂ ^*，-s₁ ^*)其中“^*”表示复共轭。在第一符号周期内从两个发射天线发送符号对(s₁，s₂)，并且在第二符号周期内发送符号对(s₂ ^*，-s₁ ^*)。对于等式组(12)，在第一符号周期内发送向量x(1)＝[s₁s₂]^T，并且在第二符号周期内发送向量 $\underset{\‾}{x}\left(2\right)={[s_2^{*}-s_1^{*}]}^T\·$ 例如，如果数据符号流给定为{s}＝s₁s₂s₃s₄s₅s₆...，那么数据符号子流是{s₁}＝s₁s₃s₅...和{s₂}＝s₂s₄s₆...，并且STTD编码后的符号子流是 $\left\{{s^{\′}}_1\right\}=s_1{s}_2^{*}{s}_3{s}_4^{*}{s}_5{s}_6^{*}...$ 和 $\left\{{s^{\′}}_2\right\}=s_2-s_1^{*}{s}_4-s_3^{*}{s}_6-s_5^{*}...\·$

如果接收机装配了单个接收天线(例如：图2B的MISO系统200b中的接收机220c和220d)，那么接收到的符号可以表示为：

y(1)＝h₁s₁+h₂s₂+n(1)和 $y\left(2\right)=h_1{s}_2^{*}-h_2{s}_1^{*}+n\left(2\right)$ 式(13)

其中，y(1)和y(2)是两个连续符号周期的两个接收到的符号；

h₁和h₂是从两个发射天线到接收天线的信道增益，假定h₁和h₂在两个符号周期上是常数；以及

n(1)和n(2)分别是两个接收到的符号y(1)和y(2)的噪声。

随后，接收机可以得到对两个发送的数据符号s₁和s₂的估计，如下：

${\hat{s}}_1=\frac{h_1^{*}y\left(1\right)-h_2{y}^{*}\left(2\right)}{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}=s_1+\frac{h_2^{*}n\left(1\right)-h_1{n}^{*}\left(2\right)}{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}$ 和

${\hat{s}}_2=\frac{h_2^{*}y\left(1\right)-h_1{y}^{*}\left(2\right)}{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}=s_2+\frac{h_2^{*}n\left(1\right)-h_1{n}^{*}\left(2\right)}{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}$ 式(14)

其中

₁和

₂分别是对数据符号s₁和s₂的估计。

如果接收机装配了多个接收天线(例如：对于图2C的MIMO系统200c中的接收机220e和220f)，那么接收到的符号可以表示为：

y(1)＝Hx(1)＝h ₁s₁+h ₂s₂+n(1)

和 $\underset{\‾}{y}\left(2\right)=\underset{\‾}{\mathrm{Hx}}\left(2\right)={\underset{\‾}{h}}_1{s}_2^{*}-{\underset{\‾}{h}}_2{s}_1^{*}+n\left(2\right)$ 式(15)

其中，y(1)和y(2)是两个连续符号周期的接收到的向量，每个向量包括对应两个接收天线的两个接收到的符号；

h ₁和h ₂分别是发射天线1和2的信道增益向量(即：H＝[h ₁ h ₂])，每个向量包括从发射天线到两个接收天线的两个信道增益；以及

n(1)和n(2)分别是对于接收到的向量y(1)和y(2)的噪声向量。

接收机可以得到对两个所发送的数据符号s₁和s₂的估计，如下：

${\hat{s}}_1=\frac{{\underset{\‾}{h}}_1^H\underset{\‾}{y}\left(1\right)-{\underset{\‾}{y}}^H\left(2\right){\underset{\‾}{h}}_2}{{\left|\right|{\underset{\‾}{h}}_1\left|\right|}^2+{\left|\right|{\underset{\‾}{h}}_2\left|\right|}^2}=s_1+\frac{{\underset{\‾}{h}}_1^H\underset{\‾}{n}\left(1\right)-{\underset{\‾}{n}}^H\left(2\right){\underset{\‾}{h}}_2}{{\left|\right|{\underset{\‾}{h}}_1\left|\right|}^2+{\left|\right|{\underset{\‾}{h}}_2\left|\right|}^2}$ 和

${\hat{s}}_2=\frac{{\underset{\‾}{h}}_2^H\underset{\‾}{y}\left(1\right)-{\underset{\‾}{y}}^H\left(2\right){\underset{\‾}{h}}_1}{{\left|\right|{\underset{\‾}{h}}_1\left|\right|}^2+{\left|\right|{\underset{\‾}{h}}_2\left|\right|}^2}=s_2+\frac{{\underset{\‾}{h}}_2^H\underset{\‾}{n}\left(1\right)-{\underset{\‾}{n}}^H\left(2\right){\underset{\‾}{h}}_1}{{\left|\right|{\underset{\‾}{h}}_1\left|\right|}^2+{\left|\right|{\underset{\‾}{h}}_2\left|\right|}^2}$ 式(16)

S.M.Alamouti在题目为“A Simple Transmit Diversity Techniquefor Wireless Communications(用于无线通信的简单发送分集技术)”IEEE Journal on Selected Areas in Communications，Vol.16，No.8，October 1998，pgs.1451-1458的文章中，对STTD进行了更详细的描述。在2001年1月5日提交的题目为“Method and System for IncreasedBandwidth Efficiency in Multiple Input-Multiple Output Channels(在多输入多输出信道中用于增加带宽效率的方法和系统)”的U.S.专利申请No.09/737,602、2002年6月24日提交的题目为“DiversityTransmission Modes for MIMO OFDM Communication Systems(用于多输入多输出正交频分复用通信系统的分集传输方式)”的U.S.专利申请No.10/179,439、以及前述临时U.S.专利申请No.60/421,309中也对STTD进行了描述，所有这些申请已转让给本申请的受让人。

也可以以诸如延时分集的其它方式来实现发送分集。为简便起见，下文的描述假定以图5A中所示的STTD方案来实现发送分集。

B.空间复用

对于空间复用方案，每个数据符号发送一次，并且使用N_S个空间信道从多个发射天线发送不同的数据符号，以获得更大的容量。典型地，对于给定的SNR，空间复用方案可以比其它空间处理方案获得更高的数据速率。

图5B示出了空间复用处理器530的方框图，该空间复用处理器530实现了空间复用方案的实施例。空间复用处理器530可以用于图4A中MIMO系统的TX Div/SM处理器420a和/或TX Div/SM处理器420b。在空间复用处理器530中，多路分解器532接收数据符号流{s}，并且将{s}多路分解成两个数据符号子流{s₁}和{s₂}。指定符号子流{s₁}和{s₂}分别从发射天线324a和324b发送。对于两个符号子流{s₁}和{s₂}，可以使用相同或不同的速率。

由于通信信道中的散射，从两个发射天线发送的两个数据符号子流{s₁}和{s₂}在接收机220x处相互干扰。虽然每个所发送的数据符号子流具有不同的幅度和相位，但是仍通过接收天线352a和352b对每个所发送的数据符号子流进行接收。两个接收到的符号流{y₁}和{y₂}中的每个包括两个所发送的数据符号子流{s₁}和{s₂}中的每个的分量。

在接收机220x处，可以使用各种处理技术来处理两个接收到的符号流{y₁}和{y₂}，以恢复两个所发送的数据符号子流{s₁}和{s₂}。这些接收机处理技术包括迫零技术(其也被称为信道相关矩阵求逆(CCMI)技术)、最小均方误差(MMSE)技术、MMSE线性均衡器(MMSE-LE)技术、判决反馈均衡器(DFE)技术、以及连续均衡和干扰消除(SIC)技术。迫零技术试图对各个发送的数据符号子流进行解相关，以移除来自其它数据符号子流的干扰。MMSE技术试图在噪声加上来自其它数据符号子流的干扰的情况下，最大化每个所恢复的数据符号子流的SNR。在2001年11月6日提交的题目为“Multiple-Access Multiple-Input Multiple-Output(MIMO)Communication System(多接入多输入多输出通信系统)”的U.S.专利申请No.09/993,087和2001年9月18日提交的题目为“Method andApparatus for Utilizing Channel State Information in a WirelessCommunication System(在无线通信系统中用于利用信道状态信息的方法和装置)”的U.S.专利申请No.09/956,449中，对这些接收机处理技术进行了详细的描述，这两个申请已转让给本申请的受让人。

也可以以其它方式来实现空间复用。为简便起见，下文的描述假定以图5B中所示的实施例来实现空间复用。

C.其它空间处理方案

循环传输方案提供了发送分集和空间复用的结合。循环传输方案将数据符号流与发送基矩阵M相乘，以获得发送符号向量x，如下：

x＝MΛs    式(17)

其中，M是{N_T×N_T}发送基矩阵，其为酉矩阵；并且Λ是{N_T×N_T}对角矩阵。

对角矩阵Λ包括沿对角线上的

和

以及其它各处的0。这些对角线元素确定了用于基本流和增强流的发射功率量。

发送基矩阵M允许从所有N_T个发射天线发送每个数据符号流，并且该发送基矩阵M还允许每个发射天线的全功率用于数据传输。可以以各种方式定义发送基矩阵M，例如：

$\underset{\‾}{M}=\frac{1}{\sqrt{N_T}}\underset{\‾}{W},$ 其中W是沃尔什-哈德玛矩阵；或

$M=\frac{1}{\sqrt{N_T}}Q,$ 其中Q是离散傅立叶变换(DFT)矩阵。

接收机可以恢复所发送的数据符号，如下：

$\underset{\‾}{\overset{^}{s}}={\underset{\‾}{\mathrm{\Λ}}}^{-1}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{eff}}^{-1}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}^H\underset{\‾}{y}={\underset{\‾}{\mathrm{\Λ}}}^{-1}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{eff}}^{-1}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}^H(\underset{\‾}{H}\underset{\‾}{M}\underset{\‾}{\mathrm{\Λ}}\underset{\‾}{s}+\underset{\‾}{n})=\underset{\‾}{s}+\underset{\‾}{\overset{^}{n}}$ 式(18)

其中，H _eff是有效信道响应矩阵，其中H _eff＝HM；

R _eff是H _eff的相关矩阵，其中 ${\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{eff}}={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}^H{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}};$ 以及

是处理后的噪声。

循环传输方案也被称为速率自适应传输方案。在2003年2月14日提交的题目为“Rate Adaptive Transmission Scheme for MIMOSystems(用于MIMO系统的速率自适应传输方案)”的共同转让U.S.专利申请No.10/367,234中，对用于单载波通信系统的循环传输方案进行了详细的描述。

对于每天线传输方案，从一个发射天线发送基本流并且从另一个发射天线发送增强流。可以将每天线传输方案视为空间复用方案的一种形式，其中从多个发射天线发送的不同数据符号对应于不同的流。

也可以实现其它空间处理方案，并且这在本发明的范围内。

5、分层编码结构

使用多个发射天线和/或多个接收天线提供了用于基本流和增强流的分层编码的各种选择。例如，对于具有多个发射天线和多个接收天线的分层编码，可用下列选项：

1、可以以TDM或叠加方案对基本流和增强流进行发送；

2、可以以发送分集和空间复用对基本流进行发送；以及

3、可以以发送分集和空间复用对增强流进行发送。

上文列出的三个选项的每个可以是独立的。由于对于这三个选项中的每个，至少有两种可能选择，所以对于这三个选项，至少可以有8种不同的结构。其它不基于这三个选项的结构也是可能的。下文对下列7种结构进行了更详细的描述：

1、对于两个流，都使用TDM-发送分集(Div)；

2、对于基本流，使用TDM-发送分集，并且对于增强流，使用空间复用(SM)；

3、对于两个流，都使用叠加-发送分集；

4、对于基本流，使用叠加-发送分集，并且对于增强流，使用空间复用；

5、对于两个流，都使用叠加-空间复用；

6、对于两个流，都使用不具有TDM或叠加的发送分集；以及

7、对于两个流，都使用每天线。

结构6和7不基于上文所述的三个选项。对于每个使用叠加的结构，用于用户B的接收机仅对基本流进行恢复。用于用户A的接收机对基本流进行恢复、估计并且将基本流从接收到的信号中移除，并且随后对增强流进行恢复。

A.对于两个流，都使用TDM-发送分集

图6A示出了TX空间处理器320a的方框图，该TX空间处理器320a支持在时间中对基本流和增强流进行复用并且使用发送分集对两个流进行发送的结构。TX空间处理器320a包括发送分集处理器510a和510b以及合并器440a。可以以图5A中的发送分集处理器510来实现每个发送分集处理器510a和510b。

发送分集处理器510a对基本流的数据符号{s_b}进行接收，并且将{s_b}多路分解成两个数据符号子流{s_b1}和{s_b2}。随后，发送分集处理器510a对子流{s_b1}和{s_b2}进行STTD编码，以获得两个STTD编码后的数据符号子流{s_b1′}和{s_b2′}，{s_b1′}和{s_b2′}被提供给合并器440a。类似地，发送分集处理器510b对增强流的数据符号{s_e}进行接收，并且将{s_e}多路分解成两个数据符号子流{s_e1}和{s_e2}，并且进一步对这些子流进行STTD编码，以获得两个STTD编码后的数据符号子流{s_e1′}和{s_e2′}，{s_e1′}和{s_e2′}也被提供给合并器440a。

在合并器440a中，多路复用器540a分别接收来自发送分集处理器510a和510b的子流{s_b1′}和{s_e1′}，基于TDM控制对这些子流进行时分复用，并且提供了发送符号流{x₁}。类似地，多路复用器540b分别接收来自发送分集处理器510a和510b的子流{s_b2′}和{s_e2′}，基于相同的TDM控制对这些子流进行时分复用，并且提供了发送符号流{x₂}。

图7A示出了TDM方案的时序图。每个来自TX空间处理器320a的发送符号流由基本流的数据符号{s_b}与增强流的数据符号{s_e}进行时分复用组成。TDM控制确定了何时将两个流中每个的数据符号作为发送符号{x}来提供。TDM控制具有T_P秒的周期。

在对基本流进行发送期间，在第一符号周期内通过从两个发射天线发送符号对{s_b1，s_b2)对该基本流的每对数据符号s_b1和s_b2进行发送，之后在第二符号周期内对符号对(s_b2 ^*，-s_b1 ^*)进行发送。类似地，在对增强流进行发送期间，在第一符号周期内通过从两个发射天线发送符号对(s_e1，s_e2)对该增强流的每对数据符号s_e1和s_e2进行发送，之后在第二符号周期内对符号对(s_e2 ^*，-s_e1 ^*)进行发送。

在接收机处，如上文所述，以适当的信道响应矩阵对两个接收天线的两个接收到的信号进行处理，以恢复两个流的数据符号。用户A和B的最大速率可以表示为：

$C_{a,\mathrm{div}}=E\left\{{\log }_2(1+\frac{P\·G}{{\mathrm{\σ}}_a^2})\right\}$ 和

$C_{b,\mathrm{div}}=E\left\{{\log }_2(1+\frac{P\·G}{{\mathrm{\σ}}_b^2})\right\}$ 式(19)

其中G是MIMO信道的总增益。对于(2，2)MIMO系统，G是自由度为4且均值为2的卡方随机变量，G可以表示为：G＝0.5·(|h₁₁|²+|h₁₂|²+|h₂₁|²+|h₂₂|²)。在(2，2)MIMO系统中，为数据传输获得了4阶分集。

对于TDM方案，在部分时间上以速率C_b，div对基本流进行发送，使得可以由用户A和B接收该基本流。由于仅需要由用户A接收增强流，所以在剩余时间上以速率C_a，div对增强流进行发送。对于在(2，2)MIMO系统中的TDM方案，用户A和B可以获得的总速率可以表示为如等式组(3)所示，其中用速率C_a，div和C_b，div分别替代速率C_a和C_b。

B.对于基本流，使用TDM-Div，并且对于增强流，使用SM

图6B示出了TX空间处理器320b的方框图，该TX空间处理器320b支持在时间中对基本流和增强流进行复用、使用发送分集对基本流进行发送、并且使用空间复用对增强流进行发送的结构。TX空间处理器320b包括发送分集处理器510、空间复用处理器530以及合并器440a。

发送分集处理器510对基本流的数据符号{s_b}进行接收和处理，以获得两个STTD编码后的符号子流{s_b1′}和{s_b2′}，{s_b1′}和{s_b2′}被提供给合并器440a。空间复用处理器530对增强流的数据符号{s_e}进行接收并且将{s_e}多路分解成两个数据符号子流{s_e1}和{s_e2}，{s_e1}和{s_e2}也被提供给合并器440a。在合并器440a中，多路复用器540a对分别来自处理器510和530的子流{s_b1′}和{s_e1}进行接收，基于TDM控制对这些子流进行时分复用，并且提供发送符号流{x₁}。类似地，多路复用器540b对分别来自处理器510和530的子流{s_b2′}和{s_e2}进行接收，基于TDM控制对这些子流进行时分复用，并且提供发送符号流{x₂}。

对于该结构，可以如上文所述对基本流进行发送。增强流以具有较高SNR的用户A为目标，并且可以由该用户对增强流进行成功恢复。在对增强流进行发送期间，在一个符号周期内通过发送来自两个发射天线的符号对(s_e1，s_e2)对该增强流的每对数据符号s_e1和s_e2进行发送。

如果对每个以空间复用发送到用户A的数据符号使用相等的发射功率，那么增强流的最大速率可以表示为：

$C_{a,\mathrm{sm}}=E\left\{{\log }_2\left(\underset{\‾}{I}+\frac{0.5\·P}{{\mathrm{\σ}}_n^2}{\underset{\‾}{H}}_a{\underset{\‾}{H}}_a^H\right)\right\}$ 式(20)

其中H _a是用户A的信道响应矩阵。

对于TDM方案，在部分时间上以速率C_b，div对基本流进行发送。在剩余时间上以速率C_a，sm对增强流进行发送。用户A和B使用TDM方案可以获得的总速率可以表示为如等式组(3)所示，其中用速率C_a，sm和C_b，div分别替代速率C_a和C_b。

C.对于两个流，都使用叠加-发送分集

图6C示出了TX空间处理器320c的方框图，该TX空间处理器320c支持对基本流和增强流进行叠加(即合并)并且使用发送分集对合并后的流进行发送的结构。TX空间处理器320c包括发送分集处理器510a和510b以及合并器440b。

发送分集处理器510a对基本流的数据符号{s_b}进行接收和处理，以获得两个STTD编码后的符号子流{s_b1′}和{s_b2′}，{s_b1′}和{s_b2′}被提供给合并器440b。类似地，发送分集处理器510b对增强流的数据符号{s_e}进行接收和处理，以获得两个STTD编码后的符号子流{s_e1′}和{s_e2′}，{s_e1′}和{s_e2′}也被提供给合并器440b。

在合并器440b中，乘法器542对STTD编码后的符号子流{s_b1′}进行接收并且将{s_b1′}乘以缩放因子K_b，乘法器544对STTD编码后的符号子流{s_b2′}进行接收并且将{s_b2′}乘以缩放因子K_b，乘法器546对STTD编码后的符号子流{s_e1′}进行接收并且将{s_e1′}乘以缩放因子K_e，并且乘法器548对STTD编码后的符号子流{s_e2′}进行接收并且将{s_e2′}乘以缩放因子K_e。缩放因子K_b和K_e分别确定用于基本流和增强流的发射功率量，并且可以将K_b和K_e定义为：

$K_b=\sqrt{0.5\·\mathrm{\α}\·P}$ 和

$K_e=\sqrt{0.5\·(1-\mathrm{\α})\·p}$ 式(21)

其中，为两个发射天线使用相等的发射功率；

α是基本流的发送功率分数；以及

(1-α)是增强流的发送功率分数。

典型地，将较大的发送功率P分数分配给基本流。然而，分配给每个流的发射功率量可以取决于如下文所述的各种因素。求和器550对来自乘法器542和546的输出进行接收并且求和，以获得发送符号流{x₁}。求和器552对来自乘法器544和548的输出进行接收并且求和，以获得发送符号流{x₂}。

在该结构的可选实现中，首先进行合并，之后进行STTD编码。对于每两个符号周期，将基本流的两个数据符号s_b1和s_b2与增强流的两个数据符号s_e1和s_e2进行合并，以获得两个合并后的符号s_c1和s_c2，如下：

s_c1＝K_b·s_b1+K_e·s_e1和

s_c2＝K_b·s_b2+K_e·s_e2    式(22)

然后，在第一个符号周期内，从两个发射天线发送符号对{s_c1，s_c2)，之后在第二个符号周期内发送符号对(s^* _c2，-s^* _c1)。

对于该结构的两种实现，用户A和B可以获得的总速率可以表示为：

$R_b=E\left\{{\log }_2(1+\frac{\mathrm{\α}\·P\·G}{(1-\mathrm{\α})\·P\·G+{\mathrm{\σ}}_b^2})\right\}$

$R_a=R_b+E\left\{{\log }_2(1+\frac{(1-\mathrm{\α})\·P\·G}{{\mathrm{\σ}}_a^2})\right\}=R_b+R_e$ 式(23)

等式组(23)与等式组(6)和(10)相类似，但是具有不同的信道增益G。具体地，当有两个接收天线时，信道增益G具有均值2；当仅有一个接收天线时，信道增益G具有均值1。由于对于(2，2)MIMO系统来说G具有均值2，所以等式组(6)、(10)和(23)的平均SNR相同。然而，以两个发射天线和两个接收天线获得了4阶分集，而对于SISO系统仅获得了1阶分集，并且对于(1，2)SIMO系统仅获得了2阶分集。

图7B示出了叠加方案的时序图。来自TX空间处理器320c的每个发送符号流由基本流的数据符号{s_b}与增强流的数据符号{s_e}进行叠加(即相加)而组成。

D.对于基本流，使用叠加-Div，并且对于增强流，使用SM

图6D示出了TX空间处理器320d的方框图，该TX空间处理器320d支持对基本流和增强流进行叠加、使用发送分集对基本流进行发送、并且使用空间复用对增强流进行发送的结构。TX空间处理器320d包括发送分集处理器510、空间复用处理器530以及合并器440b。

发送分集处理器510对基本流的数据符号{s_b}进行接收和处理，以获得两个STTD编码后的符号子流{s_b1′}和{s_b2′}，{s_b1′}和{s_b2′}被提供给合并器440b。空间复用处理器530对增强流的数据符号{s_e}进行接收和处理，以获得两个数据符号子流{s_e1}和{s_e2}，{s_e1}和{s_e2}也被提供给合并器440b。合并器440b以缩放因子K_b对子流{s_b1′}和{s_b2′}进行缩放，以缩放因子K_e对子流{s_e1}和{s_e2}进行缩放，将缩放后的子流{s_b1′}与缩放后的子流{s_e1}相结合，以获得发送符号流{x₁}，并且将缩放后的子流{s_b2′}与缩放后的子流{s_e2}相结合，以获得发送符号流{x₂}。

对于基本流，在第一个符号周期内通过从两个发射天线发送符号对{s_b1，s_b2)来发送每对数据符号s_b1和s_b2，之后在第二个符号周期内发送符号对(s_b2 ^*，-s_b1 ^*)。对于增强流，在相同的两个符号间隔期间，通过在第一个符号周期内从两个发射天线发送符号对(s_e1，s_e2)、之后在第二个符号周期内发送另一个符号对(s_e3，s_e4)，来发送两对数据符号。基本流的两个数据符号s_b1和s_b2以及增强流的4个数据符号s_e1至s_e4可以进行如下合并：

x₁＝K_b·s_b1+K_e·s_e1，

x₂＝K_b·s_b2+K_e·s_e2，

$x_3=K_b\·s_{b2}^{*}+K_e\·s_{e3},$

$x_4={-K}_b\·s_{b1}^{*}+K_e\·s_{e4},$ 式(24)

其中，发送符号x₁和x₃包括在流{x₁}中并且发送符号x₂和x₄包括在流{x₂}中。在第一符号周期内从两个发射天线发送符号对{x₁，x₂)，之后在第二符号周期内发送符号对{x₃，x₄)。

对于该结构，用户A和B可以获得的总速率可以表示为：

$R_b\≥E\left\{{\log }_2(1+\frac{0.5\·\mathrm{\α}\·P\·G}{0.5\·(1-\mathrm{\α})\·P\·G+{\mathrm{\σ}}_b^2})\right\}$ 式(25a)

$C_a=R_b+E\left\{{\log }_2\left(\underset{\‾}{I}+\frac{0.5\·P}{{\mathrm{\σ}}_a^2}{\underset{\‾}{H}}_a{\underset{\‾}{H}}_a^H\right)\right\}=R_b+R_e$ 式(25b)

因为由增强流引起的实际干扰略小于G，所以式(25a)中基本流的速率R_b的表达式是下限。可以为基本流速率得到准确的表达式。然而，式(25a)的界限是严格的并且提供了对该结构容量的保守估计。

E.对于两个流，都使用叠加-SM

图6E示出了TX空间处理器320e的方框图，该TX空间处理器320e支持对基本流和增强流进行叠加并且使用空间复用对两个流进行发送的结构。TX空间处理器320e包括空间复用处理器530a和530b以及合并器440b。

空间复用处理器530a对基本流的数据符号{s_b}进行接收和处理，以获得两个数据符号子流{s_b1}和{s_b2}，{s_b1}和{s_b2}被提供给合并器440b。空间复用处理器530b对增强流的数据符号{s_e}进行接收和处理，以获得数据符号子流{s_e1}和{s_e2}，{s_e1}和{s_e2}也被提供给合并器440b。合并器440b以缩放因子K_b对子流{s_b1}和{s_b2}进行缩放，以缩放因子K_e对子流{s_e1}和{s_e2}进行缩放，将缩放后的子流{s₁}与缩放后的子流{s_e1}相结合，以获得发送符号流{x₁}，并且将缩放后的子流{s_b2}与缩放后的子流{s_e2}相结合，以获得发送符号流{x₂}。

对于每个符号周期，如等式组(22)所示，将基本流的两个数据符号s_b1和s_b2与增强流的两个数据符号s_e1和s_e2进行合并，以获得两个发送符号x₁＝s_c1和x₂＝s_c2。在一个符号周期内，从两个发射天线发送符号对{x₁，x₂)。

在接收机处，可以使用迫零、MMSE或其它接收机处理技术对从两个发射天线接收到的数据符号进行分离。用户A和B都可以通过将增强流视为干扰来恢复基本流的数据符号s_b1和s_b2。用户A可以对由数据符号s_b1和s_b2引起的干扰进行估计，并且将该干扰从接收到的符号中消除，以获得第一修正后的符号，随后，用户A对该第一修正后的符号进行处理以恢复增强流的第一数据符号s_e1。接着，用户A可以对由数据符号s_e1引起的干扰进行估计，并且将该干扰从第一修正后的符号中消除，以获得第二修正后的符号，随后，用户A对该第二修正后的符号进行处理以恢复增强流的第二数据符号s_e2。用户B仅对基本流进行恢复，而用户A对两个流都进行恢复。

对于该结构，用户A和B可以获得的总速率可以表示为：

$R_b=E\left\{{\log }_2\right|\underset{\‾}{I}+0.5\·\mathrm{\α}\·P\·{\underset{\‾}{H}}_b{\underset{\‾}{H}}_b^H{(0.5\·(1-\mathrm{\α})\·P\·{\underset{\‾}{H}}_b{\underset{\‾}{H}}_b^H+{\mathrm{\σ}}_b^2\underset{\‾}{I})}^{-1}\left|\right\}$

$R_a=R_b+E\left\{{\log }_2\left(\underset{\‾}{I}+\frac{(1-\mathrm{\α})\·P}{{\mathrm{\σ}}_a^2}{\underset{\‾}{H}}_b{\underset{\‾}{H}}_b^H\right)\right\}=R_b+R_e$ 式(26)

F.对于两个流，都使用发送分集

图6F示出了TX空间处理器320f的方框图，该TX空间处理器320f支持使用不具有TDM或叠加的发送分集对基本流和增强流进行发送的结构。TX空间处理器320f包括空时编码器520。

在空时编码器520中，将基本流的数据符号{s_b}和增强流的数据符号{s_e}分别提供给多路复用器528a和528b的“0”输入。还通过延时单元522b将数据符号流{s_b}延时一个符号周期，通过单元526对{s_b}进行求逆和共轭，并且将{s_b}提供给多路复用器528b的“1”输入。还通过延时单元522a将数据符号流{s_e}延时一个符号周期，通过单元524对{s_e}进行共轭，并且将{s_e}提供给多路复用器528a的“1”输入。多路复用器528a和528b在“0”和“1”输入之间以符号速率进行转换并且分别提供了发送符号流{x₁}和{x₂}。

对于如图6F中所示的实施例，对于在两个数据符号流{s_b}和{s_e}上接收到的每对数据符号s_b和s_e，空时编码器520提供符号对{s_b，s_e)，符号对(s_b，s_e)之后提供符号对(s^* _e，-s^* _b)。在第一符号周期内，从两个发射天线发送符号对(s_b，s_e)，并且在第二符号周期内发送符号对(s^* _e，-s^* _b)。例如，如果数据符号流{s_b}由{s_b}＝s_b1s_b2s_b3...组成并且数据符号流{s_e}由{s_e}＝s_e1s_e2s_e3...组成，那么发送符号流为 $\left\{x_1\right\}=s_{b1}{s}_{e1}^{*}{s}_{b2}{s}_{e2}^{*}{s}_{b3}{s}_{e3}^{*}...$ 和 $\left\{x_1\right\}=s_{e1}-s_{b1}^{*}{s}_{e2}-s_{b1}^{*}{s}_{e3}-s_{b3}^{*}...\·$

对于该结构，使用STTD同时发送基本流和增强流。随后，依靠接收机处的STTD处理对两个流进行恢复。然而，由于在两个符号周期上以STTD对每个数据符号进行发送，所以每个数据符号流的速率以因子2减小。该结构的速率区域可能比对两个流使用TDM方案和发送分集的结构的速率区域差。

G.对于两个流，都使用每天线-发送分集

图6G示出了TX空间处理器320g的方框图，该TX空间处理器320g支持从一个发射天线发送基本流并且从另一个发射天线发送增强流的结构。TX空间处理器320g包括乘法器560a和560b。乘法器560a对基本流的数据符号{s_b}进行接收，并且将{s_b}乘以缩放因子K_b，以获得发送符号流{x₁}。乘法器560b对增强流的数据符号{s_e}进行接收，并且将{s_e}乘以缩放因子K_e，以获得发送符号流{x₂}。

对于该结构，用于基本流的发射功率是α·P.，并且用于增强流的发射功率是(1-α)·P，即可以为两个发射天线使用不相等的功率。接收机可以使用迫零、MMSE或其它接收机处理技术对两个流进行分离。

对于该结构，用户A和B可以获得的总速率可以表示为：

$R_b=E\left\{{\log }_2(1+\mathrm{\α}\·P\·{\underset{\‾}{h}}_1^H{((1-\mathrm{\α})\·P\·{\underset{\‾}{h}}_2{\underset{\‾}{h}}_2^H+{\mathrm{\σ}}_b^2\underset{\‾}{I})}^{-1}{\underset{\‾}{h}}_1)\right\}$

$R_a=R_b+E\left\{{\log }_2(I+\frac{(1-\mathrm{\α})\·P}{{\mathrm{\σ}}_a^2}{\underset{\‾}{h}}_2^H{\underset{\‾}{h}}_2)\right\}=R_b+R_e$ 式(27)

其中，h ₁是用于发送基本流的发射天线1的信道增益向量，并且h ₂是用于发送增强流的发射天线2的信道增益向量，其中H＝[h ₁ h ₂]。

对于该结构，其速率区域与基本流使用TDM、发送分集并且增强流使用空间复用的结构的速率区域是相当的。

H.性能

图13示出了对于在具有AWGN信道的(1，2)SIMO系统和(2，2)MIMO系统中的6种不同分层编码结构的速率区域曲线图。垂直轴代表了用户B的速率R_b，R_b是基本流的速率。水平轴代表了用户A的速率R_a，R_a是基本流和增强流的合并速率。速率R_a和R_b均以bps/Hz的单位给出。还在 $P/{\mathrm{\σ}}_a^2=20\mathrm{dB}$ 和 $P/{\mathrm{\σ}}_b^2=5\mathrm{dB}$ 并且瑞利衰落信道情况下对速率R_a和R_b进行计算。图13中示出了对于(2，2)MIMO系统中的5种不同的分层编码结构来说，可获得的速率R_a和R_b的5条曲线，如下：

曲线1310-对于两个流，都使用具有发送分集(Div)的TDM，

曲线1312-对于两个流，都使用具有发送分集的叠加(SC)，

曲线1320-对于基本流，使用具有发送分集的TDM，并且对于增强流，使用空间复用(SM)，

曲线1322-对于基本流，使用具有发送分集的叠加，并且对于增强流，使用空间复用，以及

曲线1324-对于两个流，都使用具有空间复用的叠加。

如图13中的曲线所示，当对基本流和增强流进行时分复用时，增强流的空间复用(曲线1320)提供了比发送分集(曲线1310)更大的速率区域。当使用叠加时，对两个流进行空间复用(曲线1324)提供了比仅对增强流进行空间复用(曲线1322)更大的速率区域，仅对增强流进行空间复用(曲线1322)又提供了比对两个流进行发送分集(曲线1312)更大的速率区域。对于α值在0.5和1.0之间的情况，对两个流进行具有发送分集的叠加(曲线1312)比仅对增强流进行具有空间复用的TDM(曲线1320)更好。对于曲线1312优于曲线1320的特定的α值取决于SNR。

如图13所示，叠加方案通常胜过TDM方案。对于TDM方案，速率R_a和R_b是α的线性函数。对于叠加方案，当α＜0.5时，由于增强流占优势且对基本流造成了严重的干扰，所以速率R_a下降得更加陡峭。用于传输基本流和增强流的最佳结构可以取决于各种因素，诸如这两个流的相对速率、用户获得的SNR、基本流和增强流的期望鲁棒性、这些流的期望速率等。

图13中还示出了(1，2)SIMO系统中对于叠加方案可获得的速率R_a和R_b的曲线1330。基于等式组(10)对这些速率进行计算。

6、接收机

可以为TDM和叠加方案使用不同的接收机结构。下文对用于两种方案的示例性接收机设计进行描述。

A.用于TDM方案的接收机

图8A示出了接收机220h的方框图，该接收机220h是图3中的接收机220x的一个实施例并且可以用于TDM方案。接收机220h包括RX空间处理器360a和RX数据处理器370a，该RX空间处理器360a和RX数据处理器370a分别是图3中的RX空间处理器360和RX数据处理器370的一个实施例。

在RX空间处理器360a中，多路分解器810a对从天线352a接收到的符号流[y₁}进行接收并且基于TDM控制对{y₁}进行多路分解，并且提供了分别用于基本流和增强流的两个接收到的符号子流{y_b1}和{y_e1}。类似地，多路分解器810b对从天线352b接收到的符号流{y₂}进行接收并且基于TDM控制对{y₂}进行多路分解，并且提供了分别用于基本流和增强流的两个接收到的符号子流{y_b2}和{y_e2}。

RX Div/SM处理器820a对基本流的子流{y_b1}和{y_b2}进行接收和处理，并且提供了所恢复的数据符号流{

_b}。如果发送分集用于基本流，那么，如果接收机装配了单个天线，RX Div/SM处理器820a就进行等式组(14)中所示的空间处理，或者如果接收机装配了多个天线，RX Div/SM处理器820a就进行等式组(16)中所示的空间处理。如果空间复用用于基本流，那么，RX Div/SM处理器820a就可以采用迫零或基于MMSE的连续干扰消除，或者其它接收机处理技术。类似地，RX Div/SM处理器820b对增强流的子流{y_e1}和{y_e2}进行接收和处理，并且提供了所恢复的数据符号流{

_e}。如果发送分集用于增强流，那么RX Div/SM处理器820b也进行等式组(14)或(16)中所示的处理。如果空间复用用于增强流，那么，RX Div/SM处理器820b可以采用迫零或基于MMSE的连续干扰消除，或者其它接收机处理技术。通常，由RX Div/SM处理器820a和820b进行的空间处理分别与由图4A中的TX Div/SM处理器420a和420b进行的空间处理是互补的。

在RX数据处理器370a中，解调器832a对基本流的所恢复的数据符号{

_b}进行解调，信道解交织器834a对来自解调器832a的解调后数据进行解交织，并且解码器836a对来自解交织器834a的解交织后数据进行解码，以获得基本流的解码后数据

类似地，解调器832b对增强流的所恢复的数据符号{ _e}进行解调，信道解交织器834b对来自解调器832b的解调后数据进行解交织，并且解码器836b对来自解交织器834b的解交织后数据进行解码，以获得增强流的解码后数据{d_e}。通常，接收机220x以与由发射机210x对每个流进行的调制、交织和编码互补的方式对那个流进行解调、解交织和解码。

图8B示出了接收机220i的方框图，该接收机220i是图3中的接收机220x的另一个实施例并且也可以用于TDM方案。接收机220i采用迭代检测和解码(IDD)方案以恢复基本流和增强流。IDD方案可以与图4B中所示的编码方案联合使用，图4B中所示的编码方案将基本流或增强流的每个数据分组编码成3部分——数据位{c_data}、第一校验位{c_p1}和第二校验位{c_p2}。

接收机220i包括检测器和解码器，该检测器和解码器对从所有接收天线接收到的每个数据流的符号进行迭代检测和解码，以获得那个流的解码后的数据。迭代检测和解码利用信道编码的纠错能力，以提供改进的性能。如下文更详细说明的，通过在检测器和解码器之间反复传递软先验信息来获得该性能改进。每次对一个接收到的数据分组进行迭代检测和解码。

接收机220i包括RX空间处理器360b和RX数据处理器370b。为清楚起见，下文对用于基本流的迭代检测和解码进行具体描述。在RX空间处理器360b中，如上文对于图8A所述，多路分解器810a和810b分别对接收到的符号流{y₁}和{y₂}进行接收和多路分解。检测器822a获得基本流的接收到的符号子流{y_b1}和{y_b2}，并且在对这些子流进行空间处理。如上文所述，检测器822a可以进行用于发送分集的处理，或者可以采用迫零技术、MMSE技术、或其它用于空间复用的接收机处理技术。检测器822a为正在进行恢复的数据分组提供数据符号估计{

_b ⁱ}。{

_b ⁱ}中的上标i表示检测/解码迭代号。对于第一次迭代(即i＝1)，由于没有来自解码器的可用反馈信息，所以只基于接收到的符号{y_b1}和{y_b2}对数据符号估计{ _b ¹}进行检测。

在RX数据处理器370b中，对数似然比(LLR)计算单元842a对数据符号估计{

_b ⁱ}进行接收并且计算码比特的LLR，这些码比特构成正在进行恢复的数据分组中的每个数据符号。随后，信道解交织器844a对来自单元842a的LLR进行解交织，并且提供该数据分组的LLR{b_b ⁱ}。如下文所述，解码器846a对来自信道解交织器844a的LLR{b_b ⁱ}进行接收和解码。

图8C示出了Turbo解码器846x的方框图，该Turbo解码器846x可以用于图8B中的每个解码器846a和846b。Turbo解码器846x为诸如图4B中所示的并联卷积码进行迭代解码。

在Turbo解码器846x中，多路分解器(Demux)852对来自信道解交织器844的LLR{bⁱ}(即输入LLR)进行接收，并且将该LLR{bⁱ}多路分解成数据位LLR{b_data ⁱ}、第一校验位LLR{b_p1 ⁱ}和第二校验位LLR{b_p2 ⁱ}。软输入软输出(SISO)解码器860a对来自多路分解器852的数据位LLR{b_data ⁱ}和第一校验位LLR{b_p1 ⁱ}进行接收，并且对来自码解交织器864的数据位

进行解交织。随后，SISO解码器860a基于第一组成卷积码得到数据位和第一校验位的新LLR{b_data1}和{b_p1}。码交织器862依照在发射机处使用的码交织方案对数据位LLR{b_data1}进行交织，并且提供了交织后的数据位类似地，SISO解码器860b对来自多路分解器852的数据位LLR{b_data ⁱ}和第二校验位LLR{b_p2 ⁱ}进行接收，并且对数据位进行交织。随后，SISO解码器860b基于第二组成卷积码得到数据位和第二校验位的新LLR{b_data2}和{b_p2}。码解交织器864以与码交织互补的方式，对数据位LLR{b_data2}进行解交织，并且提供了解交织后的数据位SISO解码器860a和860b可以采用BCJR SISO最大后验概率(MAP)算法或者其低复杂度微分或软输出维特比(SOV)算法，所有这些算法在本领域已知。

由SISO解码器860a和860b进行的解码可以进行一次或者可以为当前检测/解码迭代i反复多次。在所有解码迭代完成之后，合并器/多路复用器866接收来自SISO解码器860a的最后数据位LLR{b_data1}和最后第一校验位LLR{b_p1 ⁱ⁺¹}、来自码解交织器864的解交织后的最后数据位

以及来自SISO解码器860b的最后第二校验位LLR{b_p2 ⁱ⁺¹}。随后，合并器/多路复用器866将用于下一次检测/解码迭代i+1的反馈LLR{b_fb ⁱ⁺¹}提供给检测器822。以 $\left\{b_{\mathrm{fb}}^{i+1}\right\}=\{b_{\mathrm{data}1}+{\tilde{b}}_{\mathrm{data}2},b_{p1}^{i+1},b_{p2}^{i+1}\}$ 计算反馈LLR。反馈LLR用于为下一次迭代更新检测器操作。在所有检测/解码迭代完成之后，合并器/多路复用器866提供最后数据位LLR{b_data}，以 $\left\{b_{\mathrm{data}}\right\}=\{b_{\mathrm{data}}^r+b_{\mathrm{data}1}+{\tilde{b}}_{\mathrm{data}2}\}$ 获得该最后数据位LLR{b_data}，其中，{b_data ^r}是由检测器822为第一次检测/解码迭代提供的数据位LLR(即 $\left\{b_{\mathrm{data}}^r\right\}=\left\{b_{\mathrm{data}}^1\right\}$ )。分割器868对最后数据位LLR{b_data}进行分割，并且为正在进行恢复的数据分组提供解码后的数据

返回参考图8B，通过信道交织器848a对来自解码器846a的反馈LLR{b_fbb ⁱ⁺¹}进行交织，并且将交织后的反馈LLR提供给解码器822a。解码器822a基于接收到的基本流的符号{y_b1}和{y_b2}以及反馈LLR{b_fbb ⁱ⁺¹)，得到新的数据符号估计{

_b ⁱ⁺¹}。如上文所述，再次通过RX数据处理器370b对数据符号估计{ _b ⁱ⁺¹}进行解码。检测和解码过程可以反复多次。在迭代检测和解码处理期间，数据符号估计的可靠性随着每次迭代而提高。

迭代检测和解码方案提供了多种优点。例如，IDD方案支持为基本流使用一个数据速率并且为增强流使用一个数据速率。IDD方案可以与MIMO-OFDM传输技术相结合，以对抗频率选择性衰落。此外，迭代检测和解码处理可以与包括图4B中所述的并联卷积码在内的任何解码器和相应的软输入软输出解码器一起被灵活地使用。在2001年12月3日提交的题目为“Iterative Detection and Decoding for aMIMO-OFDM system(用于MIMO-OFDM系统的迭代检测和解码)”的共同转让U.S.专利申请No.10/005,104中，对用于MIMO系统的迭代检测和解码进行了更详细的描述。

B.用于叠加方案的接收机

图9A示出了接收机220j的方框图，该接收机220j是图3中的接收机220x的另一个实施例并且可以用于叠加方案。接收机220j包括RX空间处理器360c和RX数据处理器370c。RX空间处理器360c和RX数据处理器370c分别是图3中的RX空间处理器360和RX数据处理器370的另一个实施例，该RX空间处理器360c和RX数据处理器370c采用了连续均衡和干扰消除技术。RX空间处理器360c和RX数据处理器370c包括两个连续的(即级联)接收机处理级。级1包括空间处理器920a、干扰消除器930a、RX数据处理器940a以及TX数据处理器950a。级2仅包括空间处理器920b和RX数据处理器940b。

对于级1，空间处理器920a对两个接收到的符号流{y₁}和{y₂}进行处理，以获得基本流的所恢复的数据符号流{

_b}。空间处理器920a可以采用迫零或基于MMSE的连续干扰消除、或者其它接收机处理技术。RX数据处理器940a对所恢复的数据符号流{

_b}进行解调、解交织和解码，以获得基本流的解码后的数据

TX数据处理器950a对解码后的基本流数据

进行编码、交织和调制，以获得重新调制后的符号流 是对基本流的数据符号流{s_b}的估计。TX数据处理器950a进行与图4A中的发射机210x处的编码器412a、信道交织器414a和调制器416a相同的处理。干扰消除器930a对重新调制后的符号流

进行接收，并且以与发射机210x对基本流所进行的操作相同的方式(例如，发送分集方案或空间复用方案)对

进行空间处理，以获得发送符号流和

和

仅包括两个发射天线的基本流的发送符号分量。干扰消除器930a以信道响应矩阵对流

和

进行进一步处理，以获得由基本流造成的干扰分量{i_b1}和{i_b2}。随后，从接收到的符号流{y₁}和{y₂}中减去干扰分量{i_b1}和{i_b2}，以获得修正后的符号流{y′₁}和{y′₂}，{y′₁}和{y′₂}被提供给级2。

对于级2，空间处理器920b对修正后的符号流{y′₁}和{y′₂}进行处理，以获得增强流的所恢复的数据符号流{

_e}。空间处理器920b也可以采用迫零、MMSE、或者其它接收机处理技术。随后，RX数据处理器940b对所恢复的数据符号流{

_e}进行解调、解交织和解码，以获得增强流的解码后的数据

接收机220x的两级进行连续均衡/空间处理。具体来说，级1对接收到的符号流{y₁}和{y₂}进行空间处理，并且级2对修正后的符号流{y′₁}和{y′₂}进行空间处理。在每级中，通过空间处理进行干扰消除，以便为该级中正在进行恢复的基本流或增强流恢复从多个发射天线发送的多个数据符号子流。也在两级之间进行干扰消除，即在级1的接收到的符号流{y₁}和{y₂}上进行干扰消除，以获得级2的修正后的符号流{y′₁}和{y′₂}。在2001年5月11日提交的题目为“Method andApparatus for Processing Data in a Multiple-Input Multiple-Output(MIMO)Communication System Utilizing Channel State Information(在利用信道状态信息的多输入多输出通信系统中用于处理数据的方法和装置)”的共同转让U.S.专利申请No.09/854,235中，对连续均衡和干扰消除技术进行了详细描述。

图9B示出了接收机220k的方框图，该接收机220k也是图3中接收机220x的另一个实施例并且也可以用于叠加方案。接收机220k进行以下操作：(1)迭代检测和解码，以恢复每个基本流和增强流，以及(2)在恢复增强流之前，进行干扰消除。

接收机220k包括RX空间处理器360d和RX数据处理器370d，该RX空间处理器360d和RX数据处理器370d包括两个连续的(即级联)接收机处理级。级1包括检测器960a、干扰消除器930a、RX数据处理器970a以及TX数据处理器950a。级2仅包括检测器960b和RX数据处理器970b。RX数据处理器970a包括LLR计算单元842a、信道解交织器844a、解码器846a以及信道交织器848a，如图8B中所示对这些单元进行连接。RX数据处理器970b包括LLR计算单元842b、信道解交织器844b、解码器846b以及信道交织器848b。

对于级1，检测器960a对两个接收到的符号流{y₁}和{y₂}进行处理，以获得基本流的数据符号估计{

_b ⁱ}。检测器960a可以采用迫零技术、MMSE技术、或者其它接收机处理技术。RX数据处理器970a对当前迭代i的数据符号估计{ _b ⁱ}进行接收、对数据符号估计{ _b ⁱ}的码比特的LLR进行计算、进行LLR的信道解交织、并且对解交织后的LLR{b_b ⁱ}进行解码，以获得用于下一次迭代i+1的反馈LLR{b_fbb ⁱ⁺¹}。RX数据处理器970a进一步进行反馈LLR{b_fbb ⁱ⁺¹}的信道交织，并且把交织后的反馈LLR提供给检测器960a。可以反复多次进行检测和解码，直至获得对数据位LLR足够的置信度。此时，RX数据处理器970a对最后数据位LLR{b_data，b}进行分割，并且提供了基本流的解码后的数据

TX数据处理器950a对解码后的数据进行编码、交织和调制，以获得重新调制后的符号流干扰消除器930a对重新调制后的符号流

进行接收和处理，以获得由基本流引起的干扰分量{i_b1}和{i_b2}。随后，干扰消除器930a从接收到的符号流{y₁}和{y₂}中减去干扰分量{i_b1}和{i_b2}，以获得级2的修正后的符号流{y′₁}和{y′₂}。

对于级2，检测器960b对修正后的符号流{y′₁}和{y′₂}进行处理，以获得增强流的数据符号估计{ _e ⁱ}。随后，RX数据处理器970b对数据符号估计{

_e ⁱ}进行解交织和解码，以获得增强流的解码后的数据检测器960b和RX数据处理器970b分别以与检测器960a和RX数据处理器970a类似的方式进行操作。在前述U.S.专利申请No.10/005,104中，也对具有连续均衡和干扰消除的迭代检测和解码进行了描述。

图8A、8B、9A和9B示出了可以用于恢复基本流和增强流的四个示例性接收机设计。也可以使用其它接收机设计，并且这在本发明的范围内。

7、发射机和接收机处理

图10示出了在MISO或MIMO系统中，由用于基本流和增强流的分层编码(例如：用于广播服务)的发射机进行的过程1000的流程图。

通过第一数据处理器(例如：由图4A中的编码器412a、信道交织器414a和调制器416a组成)对基本流进行编码和调制，以获得第一数据符号流{s_b}(步骤1010)。通过第二数据处理器(例如：由编码器412b、信道交织器414b以及调制器416b组成)对增强流进行编码和调制，以获得第二数据符号流{s_e}(步骤1012)。

通过第一空间处理器(例如：TX Div/SM处理器420a)依照第一空间处理方案对第一数据符号流{s_b}进行处理，以获得第一组符号子流(步骤1020)。通过第二空间处理器(例如：TX Div/SM处理器420b)依照第二空间处理方案对第二数据符号流{s_e}进行处理，以获得第二组符号子流(步骤1022)。第一种空间处理方案可以是发送分集方案(在该情况下，第一组符号子流是[s_b1′}和{s_b2′})或者空间复用方案(在该情况下，第一组符号子流是{s_b1}和{s_b2})。第二种空间处理方案也可以是发送分集方案(在该情况下，第二组符号子流是{s_e1′}和{s_e2′})或者空间复用方案(在该情况下，第二组符号子流是{s_e1}和{s_e2})。

将第一组符号子流与第二组符号子流进行合并，以获得用于从多个发射天线进行传输的多个发送符号流{x₁}和{x₂}(步骤1030)。该合并可以通过将第一组符号子流与第二组符号子流进行时分复用来实现，以获得发送符号流。或者，该合并可以通过以下步骤以叠加来实现：(1)以第一缩放因子K_b对第一组符号子流进行缩放，(2)以第二缩放因子K_e对第二组符号子流进行缩放，并且(3)将第一组缩放后的符号子流与第二组缩放后的符号子流进行求和，以获得发送符号流。

可以通过对获得第一SNR或更好SNR的实体进行接收来对基本流进行编码、调制和空间处理，以用于恢复。可以通过对获得第二SNR或更好SNR的实体进行接收来对增强流进行编码、调制和空间处理，以用于恢复，其中第二SNR高于第一SNR。

对于广播服务，典型地，发射机不知道接收机的信道实现(即信道响应)。在该情况下，对基本流和增强流的编码和调制不取决于接收机的信道实现。可以依照基于系统中接收机的期望信道状况(不是测量到的信道状况)为这些流所选择的速率来进行编码和调制。对于广播服务，用于基本流和增强流的空间处理也不取决于接收机的信道实现。

对于某些服务，发射机可以具有关于接收机的(瞬时、平均或者期望)信道实现的信息。在该情况下，可以依照基于已知信道实现为这些流所选择的速率来进行对基本流和增强流的编码和调制。

图11A示出了由接收机进行的过程1100的流程图，该过程对在SIMO或MIMO系统中以分层编码进行发送的基本流和增强流进行接收。过程1100可以用于TDM方案。

对经由多个接收天线获得的多个接收到的符号流(例如：{y₁}和{y₂})进行时分多路分解，以提供基本流的第一组接收到的符号子流(例如：{y_b1}和{y_b2})以及增强流的第二组接收到的符号子流(例如：{y_e1}和{y_e2})(步骤1110)。通过第一空间处理器(例如：图8A中的RXDiv/SM处理器820a)依照第一空间处理方案(例如：发送分集方案或空间复用方案)对第一组接收到的符号子流进行处理，以获得第一恢复数据符号流{

_b}(步骤1120)。通过第二空间处理器(例如：RX Div/SM处理器820b)依照第二空间处理方案(例如：发送分集方案或空间复用方案)对第二组接收到的符号子流进行处理，以获得第二恢复数据符号流{

_e}(步骤1122)。通过第一数据处理器(例如：由解调器832a、信道解交织器834a和解码器836a组成)对第一恢复数据符号流{

_b}进行解调和解码，以获得解码后的基本流

(步骤1130)。通过第二数据处理器对第二恢复数据符号流{

_e}进行解调和解码，以获得解码后的增强流

(步骤1132)。

图11B示出了由接收机进行的过程1150的流程图，该过程对在SIMO或MIMO系统中以分层编码进行发送的基本流和增强流进行接收。过程1150可以用于叠加方案。

依照第一空间处理方案(例如：发送分集方案或空间复用方案，通过图9A中的空间处理器920a)，对经由多个接收天线获得的多个接收到的符号流(例如：{y₁}和{y₂})进行处理，以提供基本流的第一恢复数据符号流{

_b}(步骤1160)。随后，(例如：通过RX数据处理器940a)对第一恢复数据符号流{

_b}进行解调和解码，以获得解码后的基本流(步骤1162)。对由解码后的基本流引起的干扰进行估计并且将该干扰从接收到的符号流中消除(例如：通过TX数据处理器950a和干扰消除器930a)，以获得修正后的符号流(例如：{y′₁}和{y′₂})(步骤1164)。

依照第二种空间处理方案(例如：发送分集方案或空间复用方案，通过空间处理器920b)，对修正后的符号流进行处理，以获得第二恢复数据符号流{

_e}(步骤1170)。(例如：通过RX数据处理器940b)对第二恢复数据符号流{

_e}进行解调和解码，以获得解码后的增强流

(步骤1172)。

为清楚起见，在上文的大多数描述中，将分层编码技术具体描述为用于(2，2)MIMO系统。通常，这些技术可以用于具有任意数目接收天线的SIMO系统、具有任意数目发射天线的MISO系统、以及具有任意数目发射天线和任意数目接收天线的MIMO系统。在每个符号周期中，STTD从两个发射天线发送两个符号。也可以使用在每个符号周期中可以从多于两个发射天线发送多于两个符号的其它发送分集方案，并且在前述U.S.专利申请No.10/179,439中对这样的发送分集方案进行了描述。在接收机处，用于STTD的空间处理可以扩展到任意数目的接收天线。对于空间复用方案，迫零、MMSE和其它接收机处理技术也可以提供任意数目的接收天线。

同样为清楚起见，将分层编码技术具体描述为用于单载波通信系统。这些技术也可以用于具有多个(N_F)可用于数据传输的子载波或频率子带的多载波通信系统。多载波系统可以是OFDMA系统、OFDM系统等。对于多载波系统，可以单独对基本流和增强流进行编码和调制，以获得两个数据符号流。可以将每个数据符号流多路分解成多个数据符号子流，每个子流对应N_F个子载波中的每个。为基本流和增强流的每个子载波提供一对数据符号子流。(如果使用两个发射天线)可以以上文所述的用于单载波系统的方式对每个子载波的一对数据符号子流进行空间处理(例如：发送分集方案或空间复用方案)，以获得该子载波的一对发送符号子流。关于该对发射天线的N_F个子载波，获得N_F对发送符号子流。随后，对每个发射天线的N_F个发送符号子流进行处理(例如：基于OFDM或者其它多载波调制技术)，以获得该发射天线的调制后的信号。在接收机处进行互补的处理，以恢复基本流和增强流。在前述临时U.S.专利申请No.60/421,309中，对发射机和接收机处的OFDM处理进行了详细的描述。

也可以将分层编码技术具体描述为用于广播业务的基本流和增强流的发送和接收。通常，这些技术可以用于发送和接收任意数目的数据流，其中可以以以下方式对每个数据流进行编码、调制和空间处理：所述方式允许获得指定目标SNR或更好SNR的接收实体对数据流进行接收。因此，这些技术可以用于支持多层广播服务(即：两层或更多层)。

分层编码技术也可以用于单播和多播服务。对于单播服务，可以将不同的符号流发送给多个用户中的每个。可以以特定的速率并且使用特定的传输方案(例如：发送分集或空间复用)对每个符号流进行发送。可以基于由用户提供的反馈来确定同时发送给多个用户的多个符号流的速率和/或传输方案。如果对多个符号流使用叠加，那么：(1)发射机将每个用户正在使用的传输方案告知用户，并且(2)具有更高SNR的较好用户在对发送给较好用户的符号流进行检测和解码之前，对较差用户的符号流进行接收、检测、解码和消除。对于多播服务，可以将不同的符号流发送给每个用户组。为每个符号流所使用的速率和/或传输方案取决于该组中最差用户的信道。

也可以使用这里所描述的技术以支持到不同类型接收实体的数据传输。例如，可以对基本流进行编码、调制和空间处理(例如：利用发送分集方案)，以便通过装配了单个接收天线的接收实体对其进行接收，并且可以对增强流进行编码、调制和空间处理(例如：利用发送分集或空间复用方案)，以便通过装配了多个接收天线的接收实体对其进行接收。

可以通过各种方式来实现这里所描述的这些分层编码技术。例如，在发射机和接收机处，可以以硬件、软件、或者其组合来实现这些技术。对于硬件实现，可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、其它设计为实现这里所描述的功能的电子单元、或者其组合内实现用于在发射机处进行分层编码的处理单元(例如：TX数据处理器310和TX空间处理器320)以及用于在接收机处进行分层编码的处理单元(例如：RX空间处理器360和RX数据处理器370)。

对于软件实现，可以以实现这里所描述的功能的模块(例如：程序、函数等)来实现分层编码技术。软件代码可以存储在存储器单元(例如：图3中的存储器单元332和382)中，并且通过处理器(例如：控制器330和380)来执行该软件代码。可以在处理器内部或者处理器外部实现存储器单元，在处理器外部实现存储器单元的情况下，可以通过现有技术中已知的各种方式将存储器单元通信连接到处理器上。

这里包括的标题用于参考并且为定位特定部分提供帮助。这些标题不是想要限制在其后所描述的概念的范围，并且这些概念可以适用于整个说明书的其它部分中。

提供了已公开实施例的上述说明，以便使本领域的任何技术人员都能够实现或使用本发明。这些实施例的各种修改对本领域的技术人员来说将是容易显然的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用到其它实施例。因此，本发明不是想要受限于这里所示的实施例，而是要符合与这里公开的原理和新特征一致的最宽范围。

Claims (26)

1.一种在无线通信系统中发送基本数据流和增强数据流的方法，包括：

对所述基本数据流进行编码和调制，以获得第一数据符号流，其中所述基本数据流被指定为由多个接收实体接收；

对所述增强数据流进行编码和调制，以获得第二数据符号流，其中所述增强数据流被指定为由至少一个接收实体接收，并且其中用于所述基本数据流和增强数据流的所述编码和调制不取决于所述基本数据流和增强数据流的接收实体的信道实现；

依照第一空间处理方案对所述第一数据符号流进行处理，以获得第一多个符号子流；

依照第二空间处理方案对所述第二数据符号流进行处理，以获得第二多个符号子流，其中用于所述第一和第二数据符号流的所述处理不取决于所述基本数据流和增强数据流的所述接收实体的所述信道实现；以及

将所述第一多个符号子流与所述第二多个符号子流合并，以获得用于从多个发射天线进行发送的多个发送符号流；

其中所述合并包括：

以第一缩放因子对所述第一多个符号子流进行缩放，以获得第一多个缩放后的符号子流；

以第二缩放因子对所述第二多个符号子流进行缩放，以获得第二多个缩放后的符号子流；以及

将所述第一多个缩放后的符号子流与所述第二多个缩放后的符号子流进行求和，以获得所述多个发送符号流。

2.根据权利要求1所述的方法，其中为广播服务发送所述基本数据流和所述增强数据流。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，对所述基本数据流进行编码、调制和空间处理，以便由达到第一信噪比SNR或更好SNR的接收实体恢复该基本数据流，并且其中对所述增强数据流进行编码、调制和空间处理，以便由达到第二SNR或更好SNR的接收实体恢复该增强数据流，其中所述第二SNR高于所述第一SNR。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一空间处理方案是发送分集方案或空间复用方案，并且其中所述第二空间处理方案是所述发送分集方案或所述空间复用方案。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二空间处理方案中的每个是发送分集方案。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二空间处理方案中的每个是空时发送分集STTD方案。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一空间处理方案是发送分集方案，并且所述第二空间处理方案是空间复用方案。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二空间处理方案中的每个是空间复用方案。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线通信系统是单载波通信系统。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线通信系统是多载波通信系统。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线通信系统实现正交频分复用OFDM。

12.一种在无线通信系统中发送基本数据流和增强数据流的方法，包括：

对所述基本数据流进行编码和调制，以获得第一数据符号流，其中所述基本数据流被指定为由多个接收实体接收；

对所述增强数据流进行编码和调制，以获得第二数据符号流，其中所述增强数据流被指定为由至少一个接收实体接收；

依照发送分集方案或空间复用方案对所述第一数据符号流进行处理，以获得第一多个符号子流；

依照所述发送分集方案或所述空间复用方案对所述第二数据符号流进行处理，以获得第二多个符号子流；以及

将所述第一多个符号子流与所述第二多个符号子流进行合并，以获得用于从多个发射天线进行发送的多个发送符号流；

其中所述合并包括：

以第一缩放因子对所述第一多个符号子流进行缩放，以获得第一多个缩放后的符号子流；

以第二缩放因子对所述第二多个符号子流进行缩放，以获得第二多个缩放后的符号子流；以及

将所述第一多个缩放后的符号子流与所述第二多个缩放后的符号子流进行求和，以获得所述多个发送符号流。

13.根据权利要求12所述的方法，其中用于所述基本数据流和增强数据流的所述编码和调制不取决于所述基本数据流和增强数据流的接收实体的信道实现。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，依照基于所述基本数据流和增强数据流的接收实体的信道实现所选择的速率，进行所述基本数据流和增强数据流的所述编码和调制。

15.无线通信系统中的一种装置，包括：

用于对基本数据流进行编码和调制以获得第一数据符号流的模块；

用于对增强数据流进行编码和调制以获得第二数据符号流的模块；

用于依照第一空间处理方案对所述第一数据符号流进行处理以获得第一多个符号子流的模块；

用于依照第二空间处理方案对所述第二数据符号流进行处理以获得第二多个符号子流的模块；以及

用于将所述第一多个符号子流与所述第二多个符号子流进行合并以获得用于从多个发射天线进行发送的多个发送符号流的模块；

其中所述用于进行合并的模块包括：

用于以第一缩放因子对所述第一多个符号子流进行缩放，以获得第一多个缩放后的符号子流的模块；

用于以第二缩放因子对所述第二多个符号子流进行缩放，以获得第二多个缩放后的符号子流的模块；以及

用于将所述第一多个缩放后的符号子流与所述第二多个缩放后的符号子流进行求和，以获得所述多个发送符号流的模块。

16.无线通信系统中的一种装置，包括：

第一数据处理器，用于对基本数据流进行编码和调制，以获得第一数据符号流；

第二数据处理器，用于对增强数据流进行编码和调制，以获得第二数据符号流；

第一空间处理器，用于依照第一空间处理方案对所述第一数据符号流进行处理，以获得第一多个符号子流；

第二空间处理器，用于依照第二空间处理方案对所述第二数据符号流进行处理，以获得第二多个符号子流；以及

合并器，用于将所述第一多个符号子流与所述第二多个符号子流进行合并，以获得用于从多个发射天线进行发送的多个发送符号流，

其中运行所述合并器以第一缩放因子对所述第一多个符号子流进行缩放，以第二缩放因子对所述第二多个符号子流进行缩放，并且对第一多个缩放后的符号子流和第二多个缩放后的符号子流进行求和，以获得所述多个发送符号流。

17.根据权利要求16所述的装置，其中所述第一空间处理器进行用于发送分集方案的空间处理，并且其中所述第二空间处理器进行用于所述发送分集方案或空间复用方案的空间处理。

18.一种在无线通信系统中发送至少两个数据流的方法，包括：

对所述至少两个数据流中的每个进行编码和调制，以获得至少两个数据符号流中相应的一个；

依照所选择的空间处理方案对所述至少两个数据符号流中的每个进行空间处理，以获得该数据符号流的一组符号子流，其中为所述至少两个数据符号流获得至少两组符号子流；以及

将所述至少两个数据符号流的所述至少两组符号子流进行合并，以获得用于从多个发射天线进行发送的多个发送符号流，并且其中，对所述至少两个数据流中的每个进行编码、调制和空间处理，以便由达到不同目标信噪比SNR或更好SNR的接收实体进行恢复；

其中所述合并包括：

以相应的缩放因子对所述至少两组符号子流中的每一组进行缩放，以获得至少两组缩放后的符号子流；以及

将所述至少两组缩放后的符号子流进行求和，以获得所述多个发送符号流。

19.一种在无线通信系统中发送用于广播服务的基本数据流和增强数据流的方法，包括：

对所述基本数据流进行编码和调制，以获得第一数据符号流；

对所述增强数据流进行编码和调制，以获得第二数据符号流；

依照第一空间处理方案对所述第一数据符号流进行处理，以获得第一多个符号子流；

依照第二空间处理方案对所述第二数据符号流进行处理，以获得第二多个符号子流；以及

以第一缩放因子对所述第一多个符号子流进行缩放，以获得第一多个缩放后的符号子流；

以第二缩放因子对所述第二多个符号子流进行缩放，以获得第二多个缩放后的符号子流；以及

对所述第一多个缩放后的符号子流和所述第二多个缩放后的符号子流进行求和，以获得用于从多个发射天线进行发送的多个发送符号流。

20.根据权利要求19所述的方法，其中对所述基本数据流进行编码、调制和空间处理，以便由达到第一信噪比SNR或更好SNR的接收实体进行恢复，并且其中对所述增强数据流进行编码、调制和空间处理，以便由达到第二SNR或更好SNR的接收实体进行恢复，其中所述第二SNR高于所述第一SNR。

21.根据权利要求19所述的方法，其中为广播服务发送所述基本数据流和所述增强数据流。

22.根据权利要求19所述的方法，其中所述基本数据流被指定为通过多个接收实体进行接收，并且所述增强数据流被指定为通过所述多个接收实体中的至少一个接收实体进行接收。

23.根据权利要求19所述的方法，其中所述基本数据流被指定为通过第一接收实体进行接收，并且所述增强数据流被指定为通过第二接收实体进行接收。

24.根据权利要求19所述的方法，其中对所述第一数据符号流的所述处理包括：

依照空时发送分集STTD方案对所述第一数据符号流进行空间处理，以获得所述第一多个符号子流。

25.根据权利要求24所述的方法，其中对所述第二数据符号流的所述处理包括：

依照STTD方案对所述第二数据符号流进行空间处理，以获得所述第二多个符号子流。

26.根据权利要求19所述的方法，其中对所述第二数据符号流的所述处理包括：

依照空间复用方案对所述第二数据符号流进行空间处理，以获得所述第二多个符号子流。

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